新型3D打印智能材料研究现状简介

1.1.3 3D打印DE

 传统DE作动器是在介电弹性膜状材料上下表面涂上柔性电极构成三明治结构。当施加了电压U，DE材料的上下表面由于极化积累了正负电荷±Q，正负电荷相互吸引产生静电库仑力，从而在厚度方向上压缩材料而使其厚度变小，平面面积扩张。传统制备方法制备出的DE材料大多为薄膜状，难以制备任意复杂性状的DE材料结构。

 Rossiter等在2009年首次提出3D打印DE材料，该课题组将光固化聚丙烯酸材料作为DE材料的集体膜材料，利用紫外光固（Stereolithog-raphy）3D打印技术，采用双喷头紫外光固化3D打印机，一个喷头逐层打印固化支撑结构，另一个喷头逐点累加喷射液体聚丙烯酸材料，通过紫外光照射固化成型，逐层固化形成三维聚丙烯酸基体材料(图3)，之后将支撑去除，在紫外光固化成型的聚丙烯酸基体材料表面涂抹柔性电极材料，形成DE材料。

 Landgraf等在2013年提出用Aerosol jet printing(喷雾打印)3D打印技术制造DE材料，基体材料采用硅胶材料，电极材料采用硅胶与碳纳米管混合物，通过逐层固化电极-基体-电极的方式实现三明治结构DE材料的3D打印。该课题组利用超声波或者气压将硅胶液体转变为喷雾状，之后通过喷头将硅胶喷雾喷射到工作平台表面实现硅胶的打印。由于选用的硅胶是双组份混合固化，问了防止双组份硅胶在喷头内固化堵塞喷头，该课题组设计了双喷头打印装置，通过两个喷头分别将硅胶两个组份以喷雾形式打印，两个组分在接触之后固化，这样逐点累加固化实现三维结构DE材料的3D打印制造。

 R.Shepherd和S.Robinson在2013年提出了用紫外光固化硅胶3D打印技术制造DE材料，基体材料采用可紫外光固化的硅胶材料，电极材料

采用混有炭黑等导电颗粒的水凝胶，通过改变硅胶的粘度来增强硅胶的可打印性，采用3D打印技术逐层固化实现三维结构DE材料。由于3D打印制备出的DE材料未经过预拉伸，采用该方法制备出的DE材料变形较小，但是这种方法使制造复杂性状DE智能材料结构成为可能。

 A.Creegan和I.Anderson在2014年提出采用双材料紫外光固化3D打印技术对DE基体材料和DE电极材料进行同时打印，紫外光固化3D打印技术是通过紫外光束在液体树脂材料表面移动逐点累加固化实现三维实体打印，该课题组提出通过交替固化两种液体树脂材料A和B实现AB双材料紫外光3D打印技术（图5）。

 DE材料的3D打印技术目前仍处于初步研究发展阶段，尽管目前通过3D打印技术制备出的DE材料性能与传统方法制备出的DE材料还有差距，但是DE材料3D打印技术使今后制造任意复杂三维DE智能材料结构成为了可能，解决了传统制备方法无法制备复杂性状DE材料的难题。